Керамический (глиняный, красный) кирпич. Продукты направленной кристаллизации различных стекол при их термической обработке называются ситаллами (или стеклокерамикой)

Ситаллы

Продукты направленной кристаллизации различных стекол при их термической обработке называются ситаллами (или стеклокерамикой), они широко применяются в различных отраслях промышленности и строительства. Ситаллы состоят из микрокристаллов размерами до 200 мкм, равномерно распределенных в объёме и спаянных плёнками аморфного стекла.

Таким образом, ситаллы представляют собой частично закристалли­зованные стекла с объемной концентрацией кристаллических фаз от 20 до 95% (в обычном силикатном стекле объемная концентрация кристаллитов не более 15%).

Как правило, ситаллы получают путем длительной термообработки отформованных стеклянных изделий, в состав которых предварительно введен катализатор (инициатор) кристаллизации. В качестве последнего обычно используют оксиды титана, хрома, никеля, железа, некоторые фто­риды или сульфиды, а также металлы платиновой группы. Изменяя состав стекла, тип катализатора и режим термообработки, получают ситаллы с различными кристаллическими фазами и заданными свойствами.

Ситаллы обладают весьма ценными физико-механическими и химиче­скими свойствами. От кристаллических веществ того же состава они отли­чаются пониженной хрупкостью и повышенной прочностью, в особенности на изгиб, а от стекол - повышенной твердостью, износостойкостью, хими­ческой и термической устойчивостью. Максимальная рабочая температура ситаллов может превышать 1300⁰.

В строительстве широко используется группа относительно недорогих ситаллов, получаемых с использованием металлургических шлаков (хилако-ситаллы), зол - отходов ТЭЦ (золоситаллы) или же различных горных по­род, таких как базальты, габбро, нефелины, тремолитовые сланцы, лессо­вые суглинки (петроситаллы). Большинство их по химическому составу относится к силикатам или алюмосиликатам кальция и магния, с возмож­ным участием оксидов натрия и железа. Их отличают высокая прочность и твердость, повышенная устойчивость к истиранию, химическая и термо­стойкость.

К керамике обычно относят материалы, получаемые путем спекания порошкообразных неорганических веществ (или природных высокодис­персных материалов, таких как глины). Под спеканием понимают термиче­ское омоноличивание материала при температурах ниже точки плавления.

По структуре керамику подразделяют на грубую (керамический и си­ликатный кирпич, часть огнеупоров) и тонкую (фарфор, фаянс). Первая характеризуется крупнозернистой, неоднородной в изломе структурой, вторая - однородной мелкозернистой структурой. Различают также порис­тую керамику (пористость 5 - 30%), к которой относятся, в частности, кирпич, фаянс, керамическая плитка, и компактную керамику (пористость ниже 5%), представленную фарфором, керамогранитом и некоторыми дру­гими материалами.

Большинство распространённых керамических изделий получают на основе глины. Глины - природные пластичные алюмосиликатные гидро­фильные горные породы.

В природе алюмосиликаты составляют до 50% земной коры, и встре­чаются в основном в виде кристаллических алюмосиликатов - полевых шпатов или слоистых - слюд. Наибольшее распространение имеют мине­ралы альбит (Na₂О • А1₂О₃ • 6SiО₂), ортоклаз (К₂О • А1₂О₃ • 6SiО₂) и анортит

(CaO∙Al₂О₃∙2SiО₂):

Медленное взаимодействие полевых шпатов с углекислым газом и во­дой, называют выветриванием, в результате которого и образуются компо­ненты глин, основным из которых является каолинит (каолин):

К₂О • А1₂О₃ • 6SiО₂ + СО₂ + 2Н₂О → К₂СО₃ + 4SiО₂ + А1₂О₃ ∙ 2SiО₂ • 2Н₂О

Na₂О • А1₂О₃ • 6SiО₂ + СО₂ + 2Н₂О → Na₂CО₃ + 4SiО₂ +А1₂О₃ • 2SiО₂ • 2H₂О

СаО • А1₂О₃ • 6SiО₂ + СО₂ + 2Н₂О → СаСО₃ + 4SiО₂ + А1₂О₃ • 2SiО₂ • 2Н₂О

Таким образом, глина - это каолин (А1₂О₃ ∙ 2SiО₂ • 2Н₂О), чаще всего в смеси с песком, известняками (CaCО₃, MgCО₃), оксидами и гидроксидом железа, невыветрившимися примесями полевых шпатов.

Глины с большим содержанием оксида кремния (Si0₂) называют суг­линками, с большим содержанием СаСО₃ и MgCО₃ - мергели. «Жирные» глины содержат много каолина, «тощие» - много примесей. Белые глины почти не содержат соединений железа.

Каолин является гидрофильным веществом, поэтому глина способна поглощать значительное количество воды и при этом заметно увеличивать­ся в объеме и массе. Вода, содержащаяся в объёме глины, обеспечивает скольжение частиц, и поэтому появляется пластичность. В смеси с опреде­ленным количеством воды глины образуют пластичную массу, способную принимать любую форму и сохранять ее при высыхании. Каолин имеет пластинчатое строение кристаллов, плотная укладка которых в слоях глины придаёт им свойство водонепроницаемости.

Дата добавления: 2014-11-29